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　　長期以來，空間天氣界一直在尋求空間天氣的“最壞情形”，以用于空間天氣研究和效應的基準。就地磁暴而言，問題歸結(jié)為Dst指數(shù)的極限值。從理論角度，完全消除地磁場需要Dst約為-31000nT，現(xiàn)實中遠遠無法實現(xiàn)?？紤]到地球偶極磁場對磁層膨脹的限制，Dst上限可修改為-2500nT。然而，這些研究都沒有考慮太陽風作為地磁暴的外部驅(qū)動能夠達到什么極限。
　　與此相關(guān)的三個太陽風參數(shù)為南向磁場、速度、密度（依重要性排序），它們關(guān)系著太陽風能量進入磁層的效率和對磁層的壓縮程度。半個多世紀的太陽風就地測量表明，2000 km/s、100nT、100cm-3 可分別作為地球附近的太陽風速度、磁場和密度的參考上限。顯然，地磁暴“最壞情形”取決于這三個參數(shù)如何同時達到各自上限。
　　為此，研究人員此前提出“完美風暴”機制以同時增強這些太陽風參數(shù)。而作為“完美風暴”的特例，研究人員進一步揭示空間天氣中的一種新現(xiàn)象——“鞘層中的行星際日冕物質(zhì)拋射”（ICME-in-sheath）。即一個ICME卡在后面拋射物與其激波之間，后者被稱為“宿主拋射物”（圖一）。ICME-in-sheath本質(zhì)上是一個完全激波過的（shocked）ICME，經(jīng)過激波和宿主拋射物的壓縮，其磁場、速度、密度同時增強。由于約束在激波和宿主拋射物之間，ICME-in-sheath將長時間保持太陽風參數(shù)增強，因此可具有強地磁效應。ICME-in-sheath中磁場強度平均達到44nT以上，盡管南向磁場持續(xù)時間很短，但卻引起了Dst為-221nT的大磁暴。
　　研究人員結(jié)合遙感和就地觀測，鑒定出多個事例，發(fā)現(xiàn) ICME-in-sheath的典型特征為：持續(xù)時間相對較短，1AU處為幾個小時；內(nèi)部磁場和其他參數(shù)可保持長時間增強；典型ICME特征經(jīng)常缺失。宿主拋射物可為單一ICME或復合拋射物。這些結(jié)果澄清了以前把ICME-in-sheath作為正常鞘層區(qū)域的誤解。預計ICME-in-sheath是一種常見現(xiàn)象，特別是在太陽活動高峰?？紤]到它的物理特性，其地磁有效性將高于典型的ICME、鞘層等。
　　基于這一現(xiàn)象，研究進一步提出地磁活動的可能上限。2012年7月23日的ICME-in-sheath與太陽風預調(diào)效應結(jié)合，產(chǎn)生的速度為2000km/s以上，磁場110 nT，密度近150cm-3，同時達到各自歷史極限值（圖二）。這很可能是1AU處最強的太陽風驅(qū)動。計算表明，磁層頂可被壓縮至離地心3.3地球半徑處，遠遠低于地球同步軌道（6.6地球半徑），大量通訊、導航、定位、天氣服務(wù)等衛(wèi)星將失去磁層保護，受到太陽風和高能粒子的直接攻擊。原則上，地磁暴Dst指數(shù)可達到-2000nT。相比之下，1859年的卡林頓風暴僅為-850nT，而太空時代以來最強的地磁暴（1989年3月）僅為-589nT。
　　論文發(fā)表于The Astrophysical Journal Letters?？臻g中心研究員劉潁為論文第一作者和通訊作者。 
　　論文鏈接
　　圖一：地球附近太陽風就地觀測。ICME-in-sheath（IIS）位于宿主拋射物的鞘層中，具有增強的磁場、速度、密度。
　　圖二：STEREO A觀測到的ICME-in-sheath（IIS）和宿主拋射物，具有超強的磁場、速度和密度。